本發(fā)明屬于發(fā)動機技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種帶有活塞內(nèi)置氣門和頂置可變氣門的二沖程發(fā)動機。

背景技術(shù)：

隨著世界能源的逐漸短缺以及環(huán)境資源的不斷惡化，我們需要發(fā)動機滿足更嚴格的燃油經(jīng)濟性指標與排放法規(guī)。降低進排氣阻力、增大進排氣流通系數(shù)、提高進氣量有助于改善發(fā)動機的燃燒過程，進而可以降低燃油消耗與有害物排放。相比傳統(tǒng)進排氣系統(tǒng)，已經(jīng)公知的是，如專利1(名稱：增壓型內(nèi)置氣道式二沖程發(fā)動機，專利號：cn01207056.4)、專利2(名稱：internalcombustionenginehavingpistonwithpistonvalveandassociatedmethod，專利號：us9091204b2)以及專利3(名稱：internalcombustionenginearrangementallowingsimultaneousintakeandoutletfromfreshandburnedgases，專利號：ep1245800a1)中描述的，在活塞內(nèi)部設(shè)有氣門且活塞與氣門之間形成氣流通道，可以有效增大氣體流通截面積，這將有助于發(fā)動機的節(jié)能減排。

傳統(tǒng)內(nèi)燃機采取固定型線的凸輪軸驅(qū)動氣門，這使得內(nèi)燃機的排放與油耗并不能在所有的工況點達到最佳，因此，大多新型內(nèi)燃機都采用可變氣門技術(shù)，通過優(yōu)化氣門相位或氣門升程來優(yōu)化燃燒過程，提高經(jīng)濟性并降低排放。

在發(fā)動機小負荷工況，較低的燃燒室壁面溫度以及缸內(nèi)溫度使得燃油難以完全燃燒，經(jīng)濟性與排放變差，近年來柴油機小負荷工況(特別是冷啟動以及暖機過程)中有害物排放控制得到學術(shù)界和工業(yè)界的高度重視。通過采用隔熱涂層、后處理裝置直接加裝于渦輪前、利用催化器后的排氣能量對潤滑系統(tǒng)直接加熱、燃油輔助加熱技術(shù)與基于廢氣能量的相變儲能加熱等技術(shù)，可以在一定程度上提高柴油機小負荷工況下的熱效率與排氣溫度，但在高負荷工況下，這些固定的結(jié)構(gòu)反而會導致熱負荷進一步上升，對部件可靠性、發(fā)動機性能及排放產(chǎn)生不利影響，難以適用于寬廣的發(fā)動機運行工況，實際應(yīng)用受到限制。

因此，如何結(jié)合活塞內(nèi)置氣門與可變氣門技術(shù)，兼顧不同負荷工況，進一步優(yōu)化發(fā)動機性能與排放，需要深入研究。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種帶有活塞內(nèi)置氣門和頂置可變氣門的發(fā)動機，以實現(xiàn)小負荷快速暖機，較高負荷降低部件熱負荷的目標。

為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

一種帶有活塞內(nèi)置氣門和頂置可變氣門的發(fā)動機，所述發(fā)動機的結(jié)構(gòu)包括機體和其內(nèi)設(shè)置的活塞和曲軸箱，所述活塞由曲軸箱內(nèi)的曲柄連桿結(jié)構(gòu)驅(qū)動，其特征在于：還包括用于測量冷卻液溫度的冷卻液測溫裝置，所述機體的頂端設(shè)有頂置可變氣門，所述頂置可變氣門由可變氣門機構(gòu)驅(qū)動，所述頂置可變氣門的相位是可變的頂置可變氣門；

所述活塞內(nèi)部設(shè)有內(nèi)置氣門，所述內(nèi)置氣門與活塞之間形成氣流通道，所述機體的側(cè)壁設(shè)有氣道，所述氣流通道通過氣道與外界相通；

所述頂置可變氣門與所述內(nèi)置氣門都可在所述發(fā)動機下止點附近開啟，所述發(fā)動機的控制方法如下：

當測得的冷卻液溫度低于閥值時，所述頂置可變氣門相位推遲，此時所述頂置可變氣門為進氣門，內(nèi)置氣門為排氣門；

當測得的冷卻液溫度高于閥值時，所述頂置可變氣門相位提前，此時所述頂置可變氣門為排氣門，內(nèi)置氣門為進氣門。

進一步的，所述內(nèi)置氣門由曲柄驅(qū)動，由套設(shè)在內(nèi)置氣門的氣門桿上的氣門彈簧給所述內(nèi)置氣門提供預(yù)緊力以及回復力，氣門彈簧的底端固定在氣門桿上。

進一步的，所述機體底部設(shè)有油底殼，所述油底殼為封閉式。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢：

本發(fā)明所述的一種帶有活塞內(nèi)置氣門和頂置可變氣門的發(fā)動機，一方面增大了氣體流通面積，降低了流動阻力，提高了充量系數(shù)，有助于發(fā)動機功率繼續(xù)提升，另一方面可以兼顧發(fā)動機高低負荷需求，可以實現(xiàn)小負荷快速暖機、較高負荷降低部件熱負荷的目標。

附圖說明

構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：

圖1是本發(fā)明所述的帶有活塞內(nèi)置氣門和頂置可變氣門的發(fā)動機處于下至點(換氣過程)的示意圖；

圖2是本發(fā)明所述的帶有活塞內(nèi)置氣門和頂置可變氣門的發(fā)動機處于上止點(準備燃燒)的示意圖；

圖3是本發(fā)明所述的帶有活塞內(nèi)置氣門和頂置可變氣門的發(fā)動機內(nèi)置氣門與曲柄配合的示意圖；

圖4是本發(fā)明所述的帶有活塞內(nèi)置氣門和頂置可變氣門的發(fā)動機配氣相位以及活塞位置示意圖(適用于小負荷)；

圖5是本發(fā)明所述的帶有活塞內(nèi)置氣門和頂置可變氣門的發(fā)動機配氣相位以及活塞位置示意圖(適用于高負荷)；

附圖標記說明：

1.頂置可變氣門，2.機體，3.活塞，4.活塞銷，5.曲軸箱，6.曲軸，7.氣道，8.油底殼，9.曲柄，10.連桿，11.內(nèi)置氣門。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。

一種帶有活塞內(nèi)置氣門和頂置可變氣門的發(fā)動機，如圖1至3所示，包括機體2和其內(nèi)設(shè)置的活塞3和曲軸箱5，所述活塞3由曲軸箱5內(nèi)的曲柄連桿結(jié)構(gòu)驅(qū)動；還包括用于測量冷卻液溫度的冷卻液測溫裝置，所述機體的頂端設(shè)有頂置可變氣門1，所述頂置可變氣門1由可變氣門機構(gòu)驅(qū)動，所述頂置可變氣門1的相位是可變的，可變氣門機構(gòu)為現(xiàn)有技術(shù)，不再詳述；

所述曲柄連桿結(jié)構(gòu)包括曲軸6、曲柄9、連桿10，所述活塞3依次通過活塞銷4、連桿10、曲柄9由曲軸6帶動做往復直線運動；

所述活塞3內(nèi)部設(shè)有內(nèi)置氣門11，所述內(nèi)置氣門11與活塞3之間形成氣流通道，所述氣流通道與所述曲軸箱5直接相通，所述機體的側(cè)壁設(shè)有氣道7，所述氣流通道最終通過氣道7與外界相通；

所述內(nèi)置氣門11由曲柄9驅(qū)動，由套設(shè)在內(nèi)置氣門11的氣門桿上的氣門彈簧給所述內(nèi)置氣門11提供預(yù)緊力以及回復力，氣門彈簧的底端固定在氣門桿上。

所述頂置可變氣門1與所述內(nèi)置氣門11都可在所述發(fā)動機下止點附近開啟，由于活塞3每到下止點附近時，內(nèi)置氣門11就打開一次，即一工作循環(huán)氣門開啟一次，因此本發(fā)明適用于2沖程發(fā)動機。

如圖4和圖5所示，在發(fā)動機一個工作循環(huán)內(nèi)(2沖程發(fā)動機對應(yīng)360度曲軸轉(zhuǎn)角)，排氣門先打開，缸內(nèi)廢氣先排出，隨后進氣門打開，缸外新鮮空氣進入；因此，所述發(fā)動機的控制方式如下：

當測得的冷卻液溫度低于閥值時，在可變氣門機構(gòu)的驅(qū)動下，所述頂置可變氣門1的相位推遲，此時所述頂置可變氣門1為進氣門，內(nèi)置氣門11為排氣門，如圖4所示；

此時即發(fā)動機處于暖機工況或者小負荷工況，在活塞3運行到下止點附近時，內(nèi)置氣門11在曲柄9的驅(qū)動下率先打開，發(fā)動機缸內(nèi)已燃燒廢氣依次經(jīng)過內(nèi)置氣門11、曲軸箱5和氣道7與外界相通，通過廢氣對曲軸箱5以及機體2本身進行加熱，可以有效提高發(fā)動機本體溫度，縮短暖機時間，隨后頂置可變氣門1在可變氣門機構(gòu)驅(qū)動下打開，新鮮空氣從頂置可變氣門1處進入發(fā)動機缸內(nèi)，準備參與下一個循環(huán)；

當測得的冷卻液溫度高于閥值時，在可變氣門機構(gòu)的驅(qū)動下，所述頂置可變氣門1的相位提前，此時所述頂置可變氣門1為排氣門，內(nèi)置氣門11為進氣門，如圖5所示；

此時即發(fā)動機脫離暖機工況或者小負荷工況，進入較高負荷，在活塞3運行到下止點附近時，頂置可變氣門1在可變氣門機構(gòu)驅(qū)動下率先打開，發(fā)動機缸內(nèi)已燃燒廢氣從頂置可變氣門1處離開，隨后內(nèi)置氣門11在曲柄9的驅(qū)動下打開，新鮮空氣依次經(jīng)過氣道7、曲軸箱5和內(nèi)置氣門11進入發(fā)動機缸內(nèi)，通過新鮮空氣對曲軸箱5以及活塞3冷卻，可以有效降低關(guān)鍵部件的熱負荷，并有效降低污染物排放，例如nox。

所述機體2底部設(shè)有油底殼8，所述油底殼8為封閉式，從而可以避免發(fā)動機廢氣通過所述曲軸箱5污染所述油底殼8中的潤滑油。

本發(fā)明根據(jù)冷卻液的溫度，利用可變氣門技術(shù)，可以分別使頂置可變氣門1與內(nèi)置氣門11實現(xiàn)進排氣切換功能。相比傳統(tǒng)發(fā)動機，本發(fā)明可以增加氣流流通面積，有利于節(jié)能減排，同時本發(fā)明還可以兼顧發(fā)動機高低負荷需求，可以實現(xiàn)小負荷快速暖機、較高負荷降低部件熱負荷的目標。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。